人机工程学操纵装置设计课件

第4章操纵装置设计4.1人的手足尺寸与人体关节活动4.2人体的施力与运动输出特性4.3操纵器的类型与选用4.4常用操纵器的设计4.5操纵与显示相合性第4章操纵装置设计4.1人的手足尺寸与人体关节活动

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.1人体手足尺寸（一）人体手足尺寸

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.1人体手足尺寸

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.1人体手足尺寸（一）人体手足尺寸

人体手部尺寸人体足部尺寸4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.1人体手足尺寸人体

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.1人体手足尺寸（二）手部控制部位的尺寸

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.1人体手足尺寸

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.1人体手足尺寸（二）手部控制部位的尺寸

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.1人体手足尺寸

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.1人体手足尺寸（二）手部控制部位的尺寸的计算

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.1人体手足尺寸

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.2人体关节的活动（一）手部关节活动范围1.腕关节的活动

向手心或手背方向的转动：掌侧曲、背侧曲

向拇指或小手指方向的转动：桡侧偏、尺侧偏

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.2人体关节的活动

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.2人体关节的活动（一）手部关节活动范围1.腕关节的活动

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.2人体关节的活动

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.2人体关节的活动（一）手部关节活动范围2.指关节的活动

手指握拳或伸开的伸曲活动

指间张开或并拢的张合活动

4.1手足尺寸与人体关节活动4.1.2人体关节的活动

4.1手足尺寸与人体关节活动（二）人体的其他关节活动

4.1手足尺寸与人体关节活动（二）人体的其他关节活动

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.1人体的肌力及其影响因素

（一）人体主要部位的肌肉力量

一般女性的肌力比男性低20%-30%。右利者右手肌力比左手约高10%；左利者左手肌力比右手约高6%-7%。4.2人体的施力与运动输出特性4.2.1人体的肌力及

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.1人体的肌力及其影响因素

（一）人体主要部位的肌肉力量

一般女性的肌力比男性低20%-30%。右利者右手肌力比左手约高10%；左利者左手肌力比右手约高6%-7%。操纵力：人们使用器械、操纵机器所使用的力。主要指机体的臂力、握力、指力、腿力或脚力，有时也用到腰力、背力等4.2人体的施力与运动输出特性4.2.1人体的肌力及

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.1人体的肌力及其影响因素

（二）坐姿的手臂操纵力

4.2人体的施力与运动输出特性4.2.1人体的肌力及

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.1人体的肌力及其影响因素

（二）坐姿的手臂操作力

4.2人体的施力与运动输出特性4.2.1人体的肌力及

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.1人体的肌力及其影响因素

（二）坐姿的手臂操作力

1、在前后和左右方向上，都是向着身体方向的操纵力大于背离身体的方向的操纵力。2、在上下方向上，向下的操纵力一般大于向上的操纵力。3、利势手操纵力大于非利势手操纵力。4.2人体的施力与运动输出特性4.2.1人体的肌力及

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.1人体的肌力及其影响因素

（三）立姿的手臂操作力

4.2人体的施力与运动输出特性4.2.1人体的肌力及

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.1人体的肌力及其影响因素

（三）立姿的手臂操作力

前臂上臂间夹角约为70°时，具有最大的操纵力。4.2人体的施力与运动输出特性4.2.1人体的肌力及

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.1人体的肌力及其影响因素

（四）坐姿的脚蹬力

4.2人体的施力与运动输出特性4.2.1人体的肌力及

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.1人体的肌力及其影响因素

（四）坐姿的脚蹬力

与铅垂线约成70°方向是最适宜的脚蹬方向。此时的膝部略有上抬，大小腿在膝部的夹角在140-150°之间。

从俯视的方向来看，腿的脚蹬方向偏离正前方15°以上，操纵力就明显减小，灵敏度也降低。4.2人体的施力与运动输出特性4.2.1人体的肌力及

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.2肢体的运动输出特性

（一）运动速度与速率

手向各方向运动时间差异4.2人体的施力与运动输出特性4.2.2肢体的运动输

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.2肢体的运动输出特性

（一）运动速度与速率

右上-左下较快左上右下较慢4.2人体的施力与运动输出特性4.2.2肢体的运动输

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.2肢体的运动输出特性

（一）运动速度与速率

各部位的最高运动速率（上限）4.2人体的施力与运动输出特性4.2.2肢体的运动输

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.2肢体的运动输出特性

（二）运动准确性及其影响因素

4.2人体的施力与运动输出特性4.2.2肢体的运动输

4.2人体的施力与运动输出特性

4.2.2肢体的运动输出特性

（二）运动准确性及其影响因素

4.2人体的施力与运动输出特性4.2.2肢体的运动输

4.3操纵器的类型与选用

4.3.1操纵器的类型

4.3操纵器的类型与选用4.3.1操纵器的类型

4.3操纵器的类型与选用

4.3.1操纵器的类型

1、按操控方式分：手动、脚动、声控2、按操控运动轨迹：

旋转式：旋钮、摇柄、十字把手等。

移动式：操纵杆、手柄、推扳开关等按压式：按钮、按键等3、按操控功能分：开关式、转换式、调节式等

4.3操纵器的类型与选用4.3.1操纵器的类型

4.3操纵器的类型与选用

4.3.2操纵器的选用

4.3操纵器的类型与选用4.3.2操纵器的选用

4.3操纵器的类型与选用

4.3.3操纵器的编码

1、形状编码2、位置编码3、尺寸编码4、颜色编码5、符号编码4.3操纵器的类型与选用4.3.3操纵器的编码

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

（一）触觉功能与触觉特性1、不太敏感。

2、适应迅速。3、有立体感。

4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

（二）操纵手把的设计讨论：在这些手柄中，哪种最好，简述理由。4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

（二）操纵手把的设计4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

（二）操纵手把的设计讨论小结：a、b两种好。理由：手掌上肌肉最厚的是大小鱼际肌、其次是指骨间肌和指球肌，是天然避震器。掌心肌肉最薄，神经、血管集中，要避免此处受压。4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

（二）操纵手把的设计1、设计合理的操纵手把，主要考虑以下几个方面：手把形状应与手的生理特点适应手把形状应便于触觉对它进行识别。4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

（二）操纵手把的设计手把应符合人手尺寸的需要。4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

2、适宜的操纵力范围

参阅书本P111表5-18及5-194.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

3、操纵器的适宜尺寸

参阅书本P111-112表5-204.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

（二）按压式操纵器

按钮:常见的按压式操纵器是按钮。单工位：按下为接通，按压解除为断开

双工位：按下后为接通，按压解除继续维持该状态，需要再按压一次才转换为另一种状态。按键：多个连续排列在一起使用的按钮称为按键。4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

（二）按压式操纵器1、按钮、按键的人机学要素基本尺寸、操纵力、工作行程4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

按钮的颜色：启动、通电——绿色、白色等停止、断电——红色

信号灯的使用：完成两种状态的转换

4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

按钮的高度：手机和键盘的不同

4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

按钮的位置：

4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

2、计算机键盘

讨论：1、你发现了什么与健康使用有关的人机学问题？有什么改进建议？2、你见过“人机工程设计”的键盘产品吗？你有什么评价？

4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

2、计算机键盘

字符和按键的排布

左右手负担的比例57：43；A、S、I、O等使用频度较高的字母用小指或无名指；E、U、I、O等敲击时需要移动手，费时和不便。

4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

2、计算机键盘

字符和按键的排布

4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

2、计算机键盘

操作尺侧偏和手腕伤害

4.4常用操纵器的设计4.4.1手控操纵器的设计

4.4常用操纵器的设计

4.4.1手控操纵器的设计

2、计算机键盘有很多其他问题值得我们探讨。

4.4常用操纵器的设计4.4.